一種衛(wèi)星導(dǎo)航抗干擾陣列天線不一致性修正系統(tǒng)及方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種衛(wèi)星導(dǎo)航抗干擾陣列天線不一致性修正系統(tǒng)及方法，該系統(tǒng)包括天線固定增益射頻通道、可變增益放大器、濾波器、中頻信號采集與數(shù)字信號處理模塊和增益控制模塊，所述天線、固定增益射頻通道、可變增益放大器、濾波器、中頻信號采集與數(shù)字信號處理模塊和增益控制模塊依次連接。本發(fā)明能夠用于衛(wèi)星導(dǎo)航共形陣列抗干擾系統(tǒng)、衛(wèi)星導(dǎo)航異構(gòu)陣抗干擾系統(tǒng)等的設(shè)計(jì)中，使通常不能正常發(fā)揮抗干擾效果的共形陣列和異構(gòu)陣列獲得良好的抗干擾效果。
【專利說明】
一種衛(wèi)星導(dǎo)航抗干擾陣列天線不一致性修正系統(tǒng)及方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本發(fā)明屬于自適應(yīng)列天線技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種衛(wèi)星導(dǎo)航抗干擾陣列天線不一致性修正系統(tǒng)及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在地面和空中，衛(wèi)星導(dǎo)航信號非常微弱，不大的同頻電磁輻射就能影響衛(wèi)星導(dǎo)航接收機(jī)的接收性能。因此，衛(wèi)星導(dǎo)航接收機(jī)極易受到來自敵方的惡意干擾和其它信號的影響。為了解決衛(wèi)星導(dǎo)航接收機(jī)的干擾問題，采用陣列信號處理消弱干擾信號是采用的主要手段。在通常的衛(wèi)星導(dǎo)航抗干擾陣列的設(shè)計(jì)上，天線單獨(dú)設(shè)計(jì)，并以接近半個(gè)工作波長的距離分布在一個(gè)平面導(dǎo)體上。這種方式的天線陣列，其各陣元的方向圖基本一致，信號處理時(shí)不需要過多的考慮天線方向圖圖不一致性問題。然而，隨著應(yīng)用需求的新變化，衛(wèi)星導(dǎo)航抗干擾陣列與載體一體化設(shè)計(jì)，形成共形陣列。在這種情況下，由于天線單元放置的方向不同，以及載體對各天線影響的不同，引起方向圖的畸變，導(dǎo)致天線的方向圖出現(xiàn)嚴(yán)重的不一致性。在硬件實(shí)現(xiàn)上，天線的不一致性將導(dǎo)致抗干擾處理算法對某些角域入射的干擾信號失去抗干擾的效果。因此，需要采取一定的措施解決天線不一致性帶來的不利影響。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于克服上述技術(shù)存在的缺陷，提供一種衛(wèi)星導(dǎo)航抗干擾陣列天線不一致性修正系統(tǒng)及方法，該技術(shù)方案能夠消除抗干擾陣列天線不一致性問題給信號處理帶來的不利影響，改善抗干擾效果。
[0004]其具體技術(shù)方案為:
[0005]—種衛(wèi)星導(dǎo)航抗干擾陣列天線不一致性修正系統(tǒng)，包括天線1、固定增益射頻通道、可變增益放大器8、濾波器9、中頻信號采集與數(shù)字信號處理模塊10和增益控制模塊13，所述天線1、固定增益射頻通道、可變增益放大器8、濾波器9、中頻信號采集與數(shù)字信號處理模塊10和增益控制模塊13依次連接。
[0006]優(yōu)選地，所述固定增益射頻通道包括預(yù)選濾波器2、固定增益低噪放3、鏡頻抑制濾波器4、混頻器5、信道選擇濾波器6、中頻放大器7、本振11和功分器12，所述預(yù)選濾波器2、固定增益低噪放3、鏡頻抑制濾波器4、混頻器5、信道選擇濾波器6、中頻放大器7、本振11和功分器12依次連接。
[0007]進(jìn)一步，所述可變增益放大器8為中頻可變增益放大器。
[0008]進(jìn)一步，所述可變增益放大器8為射頻可變增益放大器。
[0009]—種衛(wèi)星導(dǎo)航抗干擾陣列天線不一致性修正方法，包括以下步驟:
[0010]步驟1:選擇基帶信號幅度最強(qiáng)的一路通道作為參考通道；
[0011]步驟2:其它通道的基帶信號強(qiáng)度與參考通道信號強(qiáng)度相比，并取分貝值；
[0012]步驟3:對上述分貝值進(jìn)行離散化，獲得各可變增益放大器實(shí)際采用的增益；
[0013]步驟4:通過增益控制模塊改變各可變增益放大器的寄存器，完成各可變增益放大器增益的調(diào)整。
[0014]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果為:
[0015]本發(fā)明能夠?qū)τ捎谔炀€不一致性導(dǎo)致的各通道接收信號幅度不一致進(jìn)行修正，使抗干擾陣列正常工作。
[0016]本發(fā)明的一種衛(wèi)星導(dǎo)航抗干擾陣列天線不一致性修正技術(shù)，能夠用于衛(wèi)星導(dǎo)航共形陣列抗干擾系統(tǒng)、衛(wèi)星導(dǎo)航異構(gòu)陣抗干擾系統(tǒng)等的設(shè)計(jì)中，使通常不能正常發(fā)揮抗干擾效果的共形陣列和異構(gòu)陣列獲得良好的抗干擾效果。
【附圖說明】
[0017]圖1是本發(fā)明一種衛(wèi)星導(dǎo)航抗干擾陣列天線不一致性修正系統(tǒng)的原理圖；
[0018]圖2是本發(fā)明一種衛(wèi)星導(dǎo)航抗干擾陣列天線不一致性中頻修正原理框圖；
[0019]圖3是本發(fā)明一種衛(wèi)星導(dǎo)航抗干擾陣列天線不一致性射頻修正原理框圖；
[0020]圖4是三元抗干擾陣列未進(jìn)行修正時(shí)干信比為75dB時(shí)抗干擾輸出頻譜；
[0021 ]圖5是三元抗干擾陣列采用中頻修正時(shí)干信比為75dB時(shí)抗干擾輸出頻譜；
[0022 ]圖6是三元抗干擾陣列采用射頻修正時(shí)干信比為75dB時(shí)抗干擾輸出頻譜。
【具體實(shí)施方式】
[0023]下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步詳細(xì)地說明。
[0024]參見圖1，一種衛(wèi)星導(dǎo)航抗干擾陣列天線不一致性修正系統(tǒng)，包括天線1、固定增益射頻通道、可變增益放大器8、濾波器9、中頻信號采集與數(shù)字信號處理模塊10和增益控制模塊13，所述天線1、固定增益射頻通道、可變增益放大器8、濾波器9、中頻信號采集與數(shù)字信號處理模塊10和增益控制模塊13依次連接。
[0025]圖2、圖3分別為本發(fā)明所述衛(wèi)星導(dǎo)航抗干擾陣列天線不一致性中頻修正原理框圖和射頻修正原理框圖。作為抗干擾陣列信號處理系統(tǒng)，圖2和圖3各自由多個(gè)性能相同的信號接收通道構(gòu)成。兩種原理框圖中的射頻通道都采用了超外差一次下變頻結(jié)構(gòu)。在實(shí)際應(yīng)用中，也可以采用其它結(jié)構(gòu)的射頻通道，如超外差二次下變頻接收機(jī)、直接下變頻接收機(jī)和鏡像抑制接收機(jī)等。在圖2和圖3中，固定增益射頻通道由預(yù)選濾波器2、固定增益低噪放3、鏡頻抑制濾波器4、混頻器5、信道選擇濾波器6、中頻放大器7、中頻濾波器9、本振11和功分器12等構(gòu)成。圖2中的可變增益放大器8為中頻可變增益放大器，放在固定增益中頻放大器7和中頻濾波器9之間。圖3中的可變增益放大器8為射頻可變增益放大器，放在固定增益低噪放3和鏡頻抑制濾波器4之間。增益控制模塊13控制每個(gè)可變增益放大器的增益，將各接收通道中信號較弱的信號進(jìn)行更大倍數(shù)的放大，使得進(jìn)入中頻信號采集與數(shù)字信號處理模塊10的各路中頻信號強(qiáng)度大致相同，一般與參考信道信號強(qiáng)度的差異控制在±ldB。
[0026]本發(fā)明的技術(shù)方案以各通道基帶信號幅度在一定采樣時(shí)間內(nèi)的平均值為依據(jù)，以第一通道信號幅度平均值為基準(zhǔn)，高于它的不做處理，低于它的則增加該通道的增益?？梢杂蓛煞N方式設(shè)計(jì)可變增益放大器，一種是將該模塊設(shè)置在中頻固定增益模塊后，一種是將該模塊設(shè)置在射頻低噪放模塊后。可變增益放大器的增益動(dòng)態(tài)范圍根據(jù)天線陣列中各天線方向圖在所關(guān)心空域范圍上的最大差異確定。所述接收中頻信號采集與數(shù)字信號處理模塊所計(jì)算的各通道基帶信號的幅度平均值，并根據(jù)所述的增益控制策略設(shè)定各通道的可變增益放大器的增益。
[0027]一種衛(wèi)星導(dǎo)航抗干擾陣列天線不一致性修正方法，包括以下步驟:
[0028]步驟1:選擇基帶信號幅度最強(qiáng)的一路通道作為參考通道；
[0029]步驟2:其它通道的基帶信號強(qiáng)度與參考通道信號強(qiáng)度相比，并取分貝值；
[0030]步驟3:對上述分貝值進(jìn)行離散化，獲得各可變增益放大器實(shí)際采用的增益；
[0031]步驟4:通過增益控制模塊改變各可變增益放大器的寄存器，完成各可變增益放大器增益的調(diào)整。
[0032]采用一種單元傾斜放置的三元抗干擾陣列對本發(fā)明進(jìn)行驗(yàn)證。由于三個(gè)天線單元放置的方向不一樣，導(dǎo)致了明顯的天線不一致性問題。分別驗(yàn)證了不一致性中頻修正和射頻修正的效果，抗干擾算法采用了功率倒置算法，干擾信號為連續(xù)波干擾信號。圖4為未進(jìn)行修正時(shí)干信比為75dB時(shí)抗干擾輸出頻譜。從圖4可以看出，由于沒有進(jìn)行不一致性修正處理，抗干擾處理后沒有獲得抗干擾效果。圖5給出了采用中頻修正后抗干擾輸出頻譜，可以看出，干擾信號被抑制到了接近噪聲電平的水平。圖6給出了采用射頻修正后抗干擾輸出頻譜，可以看出，干擾信號也被抑制到了接近噪聲電平的水平。兩種情況下，干擾信號被抑制了 50dB左右，抑制后的信號能夠進(jìn)行正常的解算定位。
[0033]綜合以上的分析可見，本發(fā)明的一種衛(wèi)星導(dǎo)航抗干擾陣列天線不一致性修正技術(shù)，能夠?qū)μ炀€的不一致性進(jìn)行修正，滿足衛(wèi)星導(dǎo)航抗干擾陣列信號處理的需求。實(shí)驗(yàn)證明，本發(fā)明的技術(shù)方案能夠減小衛(wèi)星導(dǎo)航抗干擾系統(tǒng)各通道所接收信號的幅度差異，使抗干擾處理獲得良好的抗干擾效果。
[0034]以上所述，僅為本發(fā)明較佳的【具體實(shí)施方式】，本發(fā)明的保護(hù)范圍不限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明披露的技術(shù)范圍內(nèi)，可顯而易見地得到的技術(shù)方案的簡單變化或等效替換均落入本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種衛(wèi)星導(dǎo)航抗干擾陣列天線不一致性修正系統(tǒng)，其特征在于，包括天線(I)、固定增益射頻通道、可變增益放大器(8)、濾波器(9)、中頻信號采集與數(shù)字信號處理模塊(10)和增益控制模塊(13)，所述天線(1)、固定增益射頻通道、可變增益放大器(8)、濾波器(9)、中頻信號采集與數(shù)字信號處理模塊(10)和增益控制模塊(13)依次連接。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的衛(wèi)星導(dǎo)航抗干擾陣列天線不一致性修正系統(tǒng)，其特征在于，所述固定增益射頻通道包括預(yù)選濾波器(2)、固定增益低噪放(3)、鏡頻抑制濾波器(4)、混頻器(5)、信道選擇濾波器(6)、中頻放大器(7)、本振(11)和功分器(12)，所述預(yù)選濾波器(2)、固定增益低噪放(3)、鏡頻抑制濾波器(4)、混頻器(5)、信道選擇濾波器(6)、中頻放大器(7)、本振(11)和功分器(12)依次連接。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的衛(wèi)星導(dǎo)航抗干擾陣列天線不一致性修正系統(tǒng)，其特征在于，所述可變增益放大器(8)為中頻可變增益放大器。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的衛(wèi)星導(dǎo)航抗干擾陣列天線不一致性修正系統(tǒng)，其特征在于，所述可變增益放大器(8)為射頻可變增益放大器。5.—種衛(wèi)星導(dǎo)航抗干擾陣列天線不一致性修正方法，其特征在于，包括以下步驟: 步驟1:選擇基帶信號幅度最強(qiáng)的一路通道作為參考通道； 步驟2:其它通道的基帶信號強(qiáng)度與參考通道信號強(qiáng)度相比，并取分貝值； 步驟3:對上述分貝值進(jìn)行離散化，獲得各可變增益放大器實(shí)際采用的增益； 步驟4:通過增益控制模塊改變各可變增益放大器的寄存器，完成各可變增益放大器增益的調(diào)整。
【文檔編號】G01S19/21GK105891849SQ201610218085
【公開日】2016年8月24日
【申請日】2016年4月8日
【發(fā)明人】黃丘林, 陳浩, 劉振興, 王新懷, 史小衛(wèi)
【申請人】西安電子科技大學(xué), 西安中電科西電科大雷達(dá)技術(shù)協(xié)同創(chuàng)新研究院有限公司